《精密机械设计》课程设计指导

《精密机械设计》课程设计指导（测控教研室）•《精密机械设计》课程设计是测控技术与仪器专业的学生在学完《精密机械设计》课程后的一个重要的实践性教学环节，也是对过去所学的相关课程的一次全面应用及检验，是对学生设计能力的综合培养。•一、设计目的•1、巩固、实践课堂讲过的知识:通过对仪器结构的实际设计，培养学生综合应用所学知识，理论联系实际，解决工程实际问题的能力，同时加深对所学理论知识的理解。•2、掌握正确的设计思想:通过对设计任务的分析、设计方案的拟定、零件结构设计与计算，零件几何精度的确定、材料的选择、仪器的装配和调整工艺、仪器精度的合成与分配等环节的设计训练，使学生掌握精密机械设计的正确方法。机械产品设计，一般其主要过程为：（接受）设计任务－（拟定）设计方案－设计计算－绘制装配图－绘制零件图。设计过程中需注意以下内容：1）满足使用要求（功能、可靠性及精度要求）2）注意工艺性（结构合理、简单，经济性，外观要求）3、熟悉有关规范、标准、手册设计中涉及到的零件材料、结构等，均需按照有关标准选择；零件的尺寸、公差等亦应符合相关标准；制图也要符合一定的规范。因此在课程设计过程中要求同学学习、掌握查阅标准及使用手册的能力。通过课程设计，锻炼同学的计算、绘图能力和熟练运用设计资料的能力。•二、设计题目•1、设计题目：•齿轮双面啮合综合测量仪设计•2、测量对象：渐开线圆柱齿轮。•3、测量精度：6级•4、测量参数：齿轮径向综合总偏差和一齿径向综合偏差•三、设计任务•1、完成双啮仪总装配图（草图）一张；•2、完成双啮仪总装配图（工作图）一张；•3、完成主要零件工作图2－4涨；•4、完成设计说明书一份。四、设计进程和主要完成的工作（一）准备阶段（2天）（二）方案设计及草图绘制（5天）（三）绘制装配图（3天）（四）绘制零件图（2天）（五）精度分析与计算（个环节都应考虑）（六）编写设计说明书（2天）（七）答辩（1天）（一）、准备阶段•1、准备绘图工具及图纸:0＃方格纸一张，0＃白图纸1.5张。•2、收集设计资料，包括设计参考书及手册。•3、分析设计题目及有关设计要求，弄清被测参数的含义，测量精度的要求，并利用公差实验室的现有仪器的拆装实验，弄清其测量原理和结构特点。•着重弄清以下几个问题：•（1）仪器的固定滑座和浮动滑座分别采用何种导轨进行导向？为什么？•（2）导轨是怎样进行预紧和调整间隙的？•（3）固定滑座的移动是利用何种传动方式实现的？滑座是利用何种方式进行锁紧的？•（4）浮动滑座的浮动位置怎样控制？采用何种弹簧？如何进行调整？•（5）仪器心轴结构？如何定心？如何拆卸？•（6）丝杠螺母的间隙要否调整？丝杠的支承问题•（7）仪器的结构需要改进的地方？•（8）哪些因素会影响测量精度？（二）方案设计方案设计是整台仪器设计的基础，应通过收集相关资料，对设计任务的分析，拟定出仪器的测量原理方案和总体结构布局方案。包括以下内容：1、分析设计任务，拟定原理方案测量原理方案应根据被测参数的定义并结合测量方法（如直接测量和间接测量、绝对测量和相对测量等）、测量仪器的类型及测量精度的高低来综合确定。该方案应通过认真的分析而确定，其目的是为完成测试任务而制定的一个原理性的技术方案。•定义：被测齿轮与测量齿轮双面啮合检验时，在被测齿轮一转范围内中心距的变动量径向综合总偏差。在一个齿距范围内中心距的最大变动量一齿径向综合偏差iFiFifif1234567aiFif360°径向综合偏差被测齿轮转角（a）（b）2、仪器的功能分析与机构的组成功能（1）测量运动（2）调整功能（3）锁紧功能完成这些功能所需机构：如导轨、丝杠螺母、凸轮机构、锁紧机构等。3、机构类型的选择•4、机构的总体布局•确定机构的布局，应通过机构的运动简图和必要轮廓线条共同完成。通过不同布局、不同方案的比较，确定最佳方案。•（三）、设计计算及草图绘制•本环节是设计过程中任务最大的一个环节，其计算正确与否与草图绘制的合理性直接决定了整个设计质量。草图绘制应从被测零件开始，采用边计算边边绘图的方法。主要包括一下内容：•（1）草图应绘制在方格纸上，选定合适的比例，并做好视图的布局；•（2）导轨的设计计算：滑动导轨的组合形式的选择，导轨的长度、宽度、行程尺寸的确定，牵引力的位置，调整间隙的方法；滚动导轨的形式选择，尺寸的确定滚动题的数量及排列形式，导轨的预紧方法等。•（3）螺旋传动：包括螺纹的类型、传动型式、螺距、工作长度、支承结构，强度和刚度的计算等。•（4）锁紧机构：锁紧机构的型式选择及有关计算等。•（5）凸轮机构：凸轮机构的型式选择，推杆运动规律，有关设计计算等。•（6）弹簧的设计计算•（7）心轴的定心方式确定。•（8）尺寸标注及技术要求。•（9）零件编号，填写明细表。•（四）绘制装配图•在草图完成检查无误后，可绘制装配图，装配图是生产中直接指导仪器装配的技术资料，也是拆画零件图的依据，其内容及型式应符合国家标准的规定。装配图在加深前应认真检查，确保无误。•（五）、绘制零件图•零件图是加工和检验零件的依据，是生产中的主要技术文件，零件图应根据装配图进行拆绘，必须注意以下几点：•（1）视图的选取要合理，比例适当，表达方式和投影关系要正确。•（2）尺寸标注要合理，不得少标注和重复标注，定位尺寸要有基准，不允许出现封闭尺寸链。•（3）零件图上应标注必要的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度，合理选择公差原则。•（4）应有必要的技术要求，包括材料及热处理、表面精度、制造检验等相关内容。•（5）每张图只能画一个零件图。•（六）精度分析与计算•精度是仪器设计中的核心问题，从方案分析到零件图上的公差标注都与精度密切相关，因此精度分析与计算是仪器设计中不可缺少的环节。•进行精度分析与计算的目的是为了探求仪器在加工、装配、调整和使用中各种误差因素对测量结果的影响，采用正确的处理与合成方法，估算总误差使仪器在规定的使用期限内和正确使用条件下满足精度要求，一旦超过规定要求，能提出合理的改进方法。•精度分析采用的方法有两种：一是误差分配，即根据设计任务书给出的精度指标，根据各个单项误差对总误差的影响规律，合理分配误差，以满足设计要求；另一种是误差合成，即采用类比设计的方法，先确定各个单项误差，然后按其对总误差的影响规律进行合成，使合成后的总误差不超过给定的精度指标。•精度分析的关键是查明个单项误差因素，并求出它对测量结果影响的具体大小，这就需要建立误差传递函数进行讨论与推算。由于影响仪器精度的因素是多项的，很难用单一方法解决。另外在查找单项误差因素中应做到不重不漏。•对现有双啮仪来说，其主要误差因素有指示标的不确定度，被测齿轮和测量齿轮与轴套的配合间隙，轴套与心轴的配合间隙，轴套的同轴度，心轴之间的平行度浮动拖板移动方向与两心轴连线的平行度等。•（七）编写设计说明书•设计说明书是设计与计算的总结包括：•1、设计任务及其分析；•2、总体设计方案的确定；•3、机构或部件的设计计算；•4、精度分析；•5、技术说明（制造、装配、调整、检验等技术条件，仪器的使用与维护等）。•6、设计优缺点。•五、参考书目•1、精密机械设计•2、精密仪器结构设计手册（机械工业出版社•1993年张善锺主编）•3、精密仪器结构设计基础（哈尔滨工业大学出版•社1988年竺培国主编）•4、几何量公差与检测•5、几何量公差与检测实验指导书•6、工程图学•7、机械设计手册（机械工业出版社，2004年）•8、机械设计图册（化学工业出版社，2000年）